用于增加换能器可靠性的冗余导线接合的制作方法

专利名称：用于增加换能器可靠性的冗余导线接合的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及换能器(transducer)。更特别地，本发明涉及用于使用冗余导线接合来增加换能器的可靠性的方法和系统。
分立组件之间的连接通常采用单个连接。通常，该连接是利用铜、金或铝制成的单个导线。
在遭受热循环条件的系统中，导线易于疲劳破坏。在许多系统中，由于热循环条件而导致的应力沿着由于系统组件之间热膨胀系数(“CTE”)的失配而导致的导线轴进行定向。当给系统通电时，对系统组件产生热应力。因此，本发明的目的是提供一种系统，用于通过减少超声系统中的部件之间连接的平均故障率来增加超声换能器的可靠性。
在下文中公开一种具有增加的换能器可靠性的超声系统。尤其，该系统包括具有至少一个超声换能器和至少一个集成电路组件的超声探针。每个集成电路组件包括集成电路、多个连接导线和连接部分。沿连接部分的至少一个表面布置多个焊接区(bond pad)，并且每个焊接区被配置为接收至少两个导线端。集成电路具有多个引线区(leadpad)，其中每个引线区被配置为接收至少两个导线端。多个连接导线中的每个导线由导电材料制成，具有第一和第二端，用于将每个引线区连接到相应的焊接区。超声探针被配置和被适配为接收至少一个超声换能器和至少一个集成电路组件。
另外，在这里公开了一种增加超声换能器可靠性的方法，其中提供了集成电路组件和超声探针。集成电路组件包括集成电路、连接部分和多个连接导线。集成电路具有多个引线区，其中每个引线区被配置并且适于接收至少两个导线端。连接部分具有多个焊接区，其中每个焊接区被配置并且适于接收至少两个导线端。超声探针具有至少一个超声换能器。超声探针被配置并且适于接收至少一个超声换能器和至少一个集成电路组件。
参考下面结合附图所进行的其优选实施例的详细描述，本领域的技术人员可以更容易地理解本发明的上述目的和优点，其中

图1是在集成电路和连接部分之间的现有技术连接的透视图2是根据本发明的集成电路组件的实施例的透视图；和图3是超声探针的侧视图，示出了图2的集成电路组件在超声探针中的位置。
因此，在结合附图的伴随描述中公开了本发明的若干实施例。现在，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例，其中相似的标号标识类似的或相同的元素。如在本文中所使用的，术语“远端的”指远离用户的工具或其部件的那个部分，而术语“近端的”指比较靠近用户的工具或其部件的那个部分。
在典型的现有技术系统中，如图1所示，集成电路10被布置在衬底15上并且包括引线区12，所述引线区12被定尺寸(dimension)，以接收单个导线14。每一导线14具有第一和第二端，其中第一端连接到引线区12，并且第二端连接到焊接区16。印制电路板18包括多个焊接区16，用于将组件连接到印制电路板18。这些单个导线系统(wiresystem)通常具有相对高的平均系统故障率。
这个解决方案的导出需要使用“故障物理学”来推断成因机制以及唤起可靠性工程原理。如上面所讨论的，在与导线平行的轴中，由于正的温度膨胀系数(“TCE”)引起的位移通常是最大的。当探针组件加热时，即当给系统加电时，在印制电路板上从集成电路的引线区到焊接区的导线环路被循环地伸展，从而施加断开导线或接合点的疲劳施感负载。
一个导线系统的可靠性被指定为R1。根据可靠性工程学，利用公式1-(1-R1)2确定两个导线冗余系统的可靠性，并且通常该可靠性远大于一个引线系统的可靠性。仅仅通过实例，如果单个导线系统具有可靠性R＝0.5，那么类似配置的两个导线系统具有可靠性R＝0.75。
根据本发明的一个实施例，在下文中公开用于增加超声换能器可靠性并因此增加整个系统可靠性的超声系统。参见图2，说明了布置在衬底32的相应部分上的集成电路20的一部分。尽管在图2仅仅示出了集成电路的一部分，然而使用整个“裸”集成电路(即，集成电路未布置在外围封装诸如双列直插式组件内，而是布置在衬底材料上)是在本发明的范围之内的。根据本发明，集成电路组件40包括衬底32、集成电路20、多个连接导线24、26以及连接部分28。集成电路20电耦合到多个扩大的引线区22，所述引线区22被布置为靠近位于衬底32上的集成电路20的外周边。多个连接导线24、26形成信号路径，用于在连接部分28上电连接每个引线区22和相应的焊接区30。连接导线24、26的数目对应于引线区22和焊接区30的数目。
有利地，连接部分28将是合适配置的印制电路板，具有对应于集成电路20的引线区22的多个焊接区30。预见连接部分28的其它配置，包括部署在超声系统内的群集(cluster)或组合的焊接区。
每个导线24、26利用合适的导电材料诸如铜、金或铝形成并且包括第一端24A、26A以及第二端24B、26B。通过扩大引线区22，第一导线端24A、26A连接到每个引线区22。每个焊接区30对应于相应的引线区22，其中规定每个焊接区30的尺寸，以接收至少两个第二导线端24B、26B。第二导线端24B、26B连接到各自的焊接区30，从而在引线区22和焊接区30之间接通信号路径。通过连接线24，26在集成电路20和连接部分28之间传递信号数据。利用常规方法(例如，引线接合或焊接)将导线端24A、26A、24B、26B连接到引线区22和/或焊接区30。
现在，参见3，示出了超声系统的优选实施例。超声探针外壳60包括空腔50、至少一个超声换能器45和至少一个集成电路组件40。至少一个超声换能器45被布置在超声探针外壳60的远端区域中。沿着超声探针外壳60的纵向轴布置空腔50，并且所述空腔50邻近至少一个超声换能器45并且在该至少一个超声换能器45的后面定位。至少一个集成电路组件40被配置并且被定大小，以便安装在空腔50内。预见超声探针外壳60被配置并且适于包括具有相应数目的集成电路组件40的多个超声换能器45。可以以不同的阵列结构(例如，一维或二维矩阵阵列)来配置多个超声换能器45。另外，超声探针外壳60包括用于与集成电路组件40和/或超声换能器45通信的电路。
优选地，根据本发明，超声换能器的至少临界信号包括冗余导线接合。这些临界信号包括时钟信号、数据线、控制线以及电源。
在另一个实施例中，公开了具有增加可靠性的超声系统，其中至少一个集成电路包括多个扩大的引线区。每个引线区被配置并被定尺寸，以接收至少两条连接导线的第一端。超声探针外壳包括相应数目的焊接区，其中每个焊接区被配置和被定尺寸，以接收至少两个连接导线的第二端。焊接区被布置在超声探针外壳内。连接线被布置在超声探针外壳中，用于至和自集成电路传递信号。利用引线区和相应焊接区之间的连接导线形成信号路径。另外，连接导线的数目对应于包含在超声系统中的引线区和焊接区的数目。
下文公开增加超声换能器组件的可靠性的方法。根据本发明的一个实施例，提供一种超声探针外壳，包括至少一个超声换能器。超声探针外壳被配置和被定尺寸，以接收具有扩大的引线区的至少一个集成电路。另外，还包括多个连接导线，其中连接导线的数目对应于集成电路的引线区和超声组件的焊接区的数目。连接导线具有第一和第二端。定义集成电路的每个引线区的尺寸，以接收至少两条连接导线的第一端。相应地，超声组件的焊接区被配置为接收至少两条连接导线的第二端。利用至少两条导线形成引线区和相应焊接区之间的信号路径。信号路径的第一端连接到引线区。信号路径的第二端连接到焊接区。可以利用常规方法(例如引线接合或焊接)将信号通道的末端接合到相应的引线区和/或焊接区。
本发明的上述实施例预定为说明性的，而不是限制性的，并且不打算代表本发明的每个实施例。在不背离如下文权利要求在文字上和以法律识别的等价形式所提出的本发明的精髓或范围的情况下，可以进行不同的修改和变化。
权利要求
1.一种超声系统，具有增加的换能器可靠性，该超声系统包括超声探针，包括超声换能器；至少两条导线，每条导线具有第一端和第二端；至少一个连接部分，被配置和被定尺寸，以便安装在该超声系统内，该连接部分具有多个焊接区，每个焊接区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第一端；和至少一个集成电路，被布置在该超声系统中，具有多个引线区，每个引线区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第二端。
2.如权利要求1所述的超声系统，其中至少一个集成电路被布置在超声探针内。
3.如权利要求1所述的超声系统，其中至少一个连接部分是印制电路板。
4.一种用于增加超声换能器可靠性的方法，包括以下步骤提供具有超声换能器的超声探针；提供至少两条导线，每条导线具有第一和第二端；提供至少一个连接部分，其被配置和被定尺寸，以便安装在超声探针内，并且具有多个焊接区，每个焊接区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第一端；提供至少一个集成电路，被布置在超声探针中，具有多个引线区，每个引线区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第二端；将至少两条导线的第二端连接到集成电路的相应一个引线区；和将至少两条导线的第一端连接到连接部分的相应一个焊接区。
5.如权利要求4所述的方法，其中至少一个连接部分是印制电路板。
6.一种具有增加可靠性的超声系统，包括超声探针，包括超声换能器；至少一个连接部分，被配置和被定尺寸，以便安装在超声探针内，并且具有多个焊接区；至少一个集成电路，被布置在超声探针中，具有多个引线区；和至少一个连接器，用于将相应的焊接区连接到相应的引线区，该连接器包括至少两条导线。
7.如权利要求6所述的超声系统，其中至少一个连接部分是印制电路板。
8.一种具有增加的换能器可靠性的超声系统，该超声系统包括超声探针，包括超声换能器；至少两条导线，每条导线具有第一端和第二端；和至少一个集成电路，被布置在超声系统中，具有多个引线区，每个引线区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第二端。
9.如权利要求8所述的超声系统，还包括至少一个连接部分，其被配置和被定尺寸，以便安装在超声系统内，该连接部分具有多个焊接区，每个焊接区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第一端。
10.如权利要求9所述的超声系统，其中至少一个集成电路被布置在超声探针内。
11.如权利要求8所述的超声系统，其中超声探针还包括多个焊接区，每个焊接区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第一端。
12.如权利要求11所述的超声系统，其中至少一个集成电路被布置在超声探针内。
13.如权利要求10所述的超声系统，其中至少一个连接部分是印制电路板。
14.一种增加超声换能器可靠性的方法，包括以下步骤提供具有超声换能器的超声探针；提供至少两条导线，每条导线具有第一和第二端；和提供至少一个集成电路，其被布置在超声系统中，具有多个引线区，每个引线区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第二端。
15.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤提供至少一个连接部分，其被配置和被定尺寸，以便安装在超声系统内，该连接部分具有多个焊接区，每个焊接区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第一端。
16.如权利要求15所述的方法，其中至少一个集成电路被布置在超声探针内。
17.如权利要求14所述的方法，其中超声探针还包括多个焊接区，每个焊接区被配置和被定尺寸，以接收至少两条导线的相应第一端。
18.如权利要求17所述的方法，其中至少一个集成电路被布置在超声探针内。
19.如权利要求16所述的方法，其中至少一个连接部分是印制电路板。
全文摘要
公开了用于使用冗余导线接合来增加超声换能器的可靠性的方法和系统。提供了超声换能器组件，其具有超声换能器、集成电路、多个导线和多个焊接区。集成电路包括扩大的引线区，用于接收冗余的导线接合。超声换能器包括多个焊接区，配置所述焊接区来接收冗余导线接合。连接导线，形成信号通道，将扩大的引线区与焊接区连接。
文档编号G10K11/00GK1798987SQ200480015387
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月27日 优先权日2003年6月5日
发明者A·P·德萨 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司